Движение заряженных частиц озадачило физиков

Источник материала:

Швейцарский физик Примож Рибич (Primož Rebernik Ribič) обнаружил, что движущиеся с определенной скоростью вытянутые заряды должны, вопреки общему мнению, не притягиваться, а отталкиваться от поверхности изолятора. Гипотеза ученого изложена в журнале Physical Review Letters, а ее краткое содержание можно прочитать на сайте Science.




Движение вытянутого заряда "наподобие ножа при размазывании масла на бутерброд". Иллюстрация Primož R. Ribič, Phys. Rev. Lett. (2012)

Ученый описывает мысленный эксперимент, в котором заряженная частица находится в непосредственной близости от поверхности изолятора. В соответствии с классической электродинамикой, поле такой частицы должно вызвать образование на поверхности изолятора поляризованной области, притягивающей частицу (в случае проводника говорят об отображенном заряде).

Во время движения такой частицы в изоляторе возникают волны распространения поляризации. Если скорость движения превышает скорость света в изоляторе, то волна поляризации становится ударной волной, направленной вглубь материала. Она придает поверхности механический импульс, который, в соответствии с законом сохранения, должен зеркально отображаться на движущейся частице.

Ученый показал, что при движении точечного заряда силы притяжения при любой скорости компенсируют силы отталкивания. Однако, когда заряд становится вытянутым и движется боком "подобно тому, как движется нож, намазывая масло на хлеб", отталкивание становится сильнее притяжения.

Не все опрошенные Science эксперты согласны с расчетами Рибича. Израильский физик Леви Шахнер (Levi Schächter) утверждает, что они не верны, в то время как некоторые другие специалисты считают аргументы Рибича убедительными.

Ранее другой физик показал, что в классическом опыте с одноименно заряженными металлическими сферами они не всегда отталкиваются, а могут и притягиваться друг к другу. Это происходит из-за образования отображенных зарядов тогда, когда расстояние между сферами достаточно мало.